巡天遙看一千河——航天測控事業發展50年禮贊

余培軍 祁亞虎

2017年08月15日09:35  來源:人民網-科技頻道
 
原標題:巡天遙看一千河

  習主席指出,探索浩瀚宇宙,發展航天事業,建設航天強國,是我們不懈追求的航天夢。

  50年來,為了實現中國人的航天夢,西安衛星測控中心一代代航天測控人用青春與熱血、忠誠與智慧,在遼闊天宇鋪就了一條經天緯地的巡天之路。黨的十八大以來,中國航天進入發展快車道,航天測控人紅心向黨、奮楫前行,瞄准前沿、銳意創新,托舉夢想、續寫榮光,昂首行進在科技強國大路上。

  “日月之行,星漢燦爛”“九天之際,安放安屬”,廣闊無垠的太空,總是給人以無窮的想象,召喚著人類不斷地去追尋、去探索。1957年10月,前蘇聯成功發射了人類第一顆人造衛星。美國不甘落后,1958年1月,成功發射第一顆人造衛星。從此,人類進入利用航天器探索外層空間的新時代。

  面對嚴峻的國際形勢,為抵制帝國主義的武力威脅和核訛詐,以毛澤東同志為核心的第一代黨中央領導集體,高瞻遠矚,果斷地作出了獨立自主研制“兩彈一星”的戰略決策。1958年5月17日,中國共產黨八屆二中全會在北京召開,毛主席發出偉大號召:“我們也要搞人造衛星。”從此,新中國開始躋身探索太空的行列。大批優秀的科技工作者,懷著對新中國的滿腔熱愛,響應黨和國家的召喚,義無反顧地投身到這一神聖而偉大的事業中。

  為適應航天事業發展需要,1967年6月23日,西安衛星測控中心應運而生。從那時起,一代代測控人前赴后繼、刻苦攻關、默默奉獻,讓一條條中國軌道在太空不斷延伸,讓祖國的星空光輝璀璨。

  飛天夢是強國夢的重要組成部分

  1968年1月,一支100余人的隊伍從巴丹吉林沙漠腹地悄然東進,在秦嶺山麓深處一個叫橋南的小鎮扎下根來。這就是我國航天測控事業的首批創業者。當這群神秘來客帶著一些不知名的設備在橋南地區忙碌不停的時候,朴實的關中人民並沒有意識到,這片古老的土地即將和國家最尖端的事業緊緊聯系在一起。

  20世紀60年代,中國工業基礎薄弱,要建設尖端復雜的衛星地面觀測系統,在外人看來猶如痴人說夢。耳邊不斷傳來蘇、美、法、日衛星上天的消息,茫茫太空豈能沒有中國一席之地?測控人自我鞭策,“一定要讓中國人在太空也擁有自己的‘眼睛’”,開始了中國航天測控史上“小米加步槍”的艱難歲月。

  在秦嶺山麓,在大江南北,他們白手起家、艱苦創業,邊勘探選址、邊動手建設,修建基礎設施、安裝調試設備。一時間,戰斗的歌聲響徹神州大地,一座座“科技城”在他們手中拔地而起。到1968年12月,湘西、海南、南寧、昆明、喀什、膠東6個地面觀測站全面建成,形成了我國最初的衛星測控網。

  在那段艱苦的歲月裡,建設衛星地面觀測系統,沒有任何現成的經驗可以借鑒,中心許多同志甚至連計算機是什麼模樣都沒見過,一切都要從頭學起。在秦嶺腳下一所破舊學校的幾間教室裡,老一輩測控人白天搞建設、晚上抓攻關,昏暗的油燈下留下了他們忙碌的身影,粗糙的木桌上堆滿了演算的圖紙……

  艱難困苦,玉汝於成。經過近兩年半努力,我國第一顆人造衛星“東方紅一號”地面觀測系統建設方案誕生了,並一舉通過了論証。隨后,他們又編制成了衛星軌道計算、軌道預報、數據處理等一整套測控方案。

  1970年4月24日,“東方紅一號”衛星橫空出世,一舉成功發射,向世界庄嚴宣告:中國人成功掌握了人造衛星技術。嘹亮的《東方紅》樂曲響徹太空,鼓蕩起一個飽經苦難民族的自信。

  中心分布在祖國各地的地面觀測站,對衛星實施精確跟蹤測量,如同一顆顆閃亮的星星,拱衛著這顆“爭氣星”,跨過長城泰山、掠過黃河長江,成功預報了衛星飛臨世界244個城市上空的時間和方位。

  在全國各地,人們激動地仰望著太空,仔細尋找著那一顆完全屬於中國的衛星。許多在當天出生的孩子,都被激動不已的父母起了一個具有紀念意義的名字——“衛星”。

  當中國人在西北大漠豎起第一座發射架時,西方一些發達國家認為那是開玩笑﹔當中國人用運行速度隻有每秒幾十萬次的老式計算機編制地球同步衛星軌道程序時,洋專家又斷言:不可能!

  但是,也許他們並不了解,中國的航天測控事業就是由一個又一個“不可能”鑄就而成的。

  天路迢迢,星河漫漫。伴隨共和國走過的50年光輝歷程中,中心先后圓滿完成300余次重大科研試驗任務,創造了我國航天史上的多項第一。如今,中心已經成為我國唯一的集航天器實時測控、在軌航天器長期管理等多任務於一體的現代化航天測控中心,被譽為航天測控領域的“國家隊”。

  2013年12月15日,“嫦娥三號”任務取得圓滿成功,習主席專程前往現場觀看實況,並發表了重要講話。習主席指出:“飛天夢是強國夢的重要組成部分。隨著中國航天事業的快速發展,中國人探索太空的腳步會邁得更大、更遠。”

  習主席的重要指示為中國航天事業指明了方向,廣大航天測控人備受激勵和鼓舞,積極投身建設航天強國實踐之中。面對百舸爭流、群雄爭天的嚴峻形勢,中心著眼任務形勢變化和職責使命拓展,及早思謀,長遠規劃,大力推進創新發展戰略,不斷加快航天測控綜合能力生成模式轉變。

  目前,中心綜合測控能力大幅提升,近地軌道航天器、地球同步軌道航天器以及月球軌道探測器的位置確定精度,已經處於國際先進水平,對我國載人飛船、嫦娥探測器及各類返回式衛星,能夠實現高精度返回控制計算和落點預報。

  見証中國航天每一個精彩瞬間

  從“東方紅一號”衛星飛向太空,到第一顆返回式衛星巡天歸來﹔從神舟飛船載人問天,到“嫦娥”“玉兔”萬裡探月﹔從“北斗”系列導航衛星組網運行,到交會對接組建空間實驗室……

  50年來,中心一代代航天測控人,見証著中國航天事業發展進步的每一個精彩瞬間,創造了多項舉世矚目的重大成就,打造出了中華民族享譽世界的航天品牌。

  1984年,是一個被中國航天測控人在記憶中反復喚醒的年份。正是在這一年,中國航天事業進行了一次難能可貴的創新“變軌”,將我國首顆地球同步通信衛星“東方紅二號”送上了太空。

  20世紀70年代,各航天大國加快了太空競賽步伐。正在主持中央工作的鄧小平同志指出:“中國是發展中國家,在空間技術方面不參加太空競賽,要把力量集中在急用實用的衛星上。”研制我國首顆應用型通信衛星成為中國航天的新課題。

  要把通信衛星發射到地球同步軌道上去,難度之大、科技含量之高,舉世公認。當時,世界上隻有美、蘇兩個國家能夠做到。對於當時的中國航天人來說,這是一項前所未有的挑戰。

  當時,中心僅有4台晶體管計算機,總內存量不如一台286微機,要讓這樣的計算機處理通信衛星如潮水般涌來的數據,簡直是一件不可思議的事。我國航天部門多次與外國公司接洽,試圖引進百萬次計算機,但均受到外國公司的拒絕。

  “你能封鎖技術,但是封鎖不了中國人的智慧!”面對困難,中心科技人員大膽創新、獨辟蹊徑,將兩台320計算機與兩台717計算機通過四機並聯方式進行改造,大大提高了機器的運行速度和可靠性,滿足了任務要求。后來,320計算機被時任國防部長的張愛萍將軍稱贊為“功勛計算機”。

  1984年4月8日,我國成功發射了“東方紅二號”衛星。中心及下轄各測控站連續奮戰8晝夜,成功將衛星定點於東經125度、3.6萬公裡的赤道上空。從此,中國人有了自己的通信衛星。

  這樣的艱難和挑戰,在航天測控事業的發展道路上不知遇到了多少次。但測控人始終以尊重科學、腳踏實地的態度和敢為人先、自主創新的勇氣,攻克了一個又一個技術難關,成功實現了“飛向太空、返回地面、同步定點、飛船回收、多星管理、深空探測”等八大技術跨越。

  每一次跨越都是中國航天測控史上一個巨大的台階,航天測控人邁著堅實的步伐,一步步攀登世界航天科技的高峰。

  2016年,又一項充滿挑戰性的任務擺在了中心面前。按計劃,我國將用同一枚運載火箭發射稀薄大氣科學試驗衛星“力星一號”和量子科學試驗衛星“墨子號”。“力星一號”的軌道高度隻有100多公裡,是迄今為止運行軌道高度最低的人造地球衛星,這是在挑戰航天器運行軌道極限。“墨子號”的軌道高度為500多公裡,從技術上來看,“墨子號”入軌之后,“力星一號”要經過大范圍軌道轉移進入100公裡高度軌道。軌道低、衛星飛行速度快,對衛星的跟蹤、降軌的控制都是空前的考驗。為此,中心科技人員連續工作兩個月,完成了大量測控文件的編寫,為任務做好了充足准備。

  當年8月16日,“力星一號”“墨子號”雙雙發射升空,順利進入各自預定軌道,任務取得圓滿成功。在世界上首次實現了過渡流區全球飛行,開辟了新的飛行空域,突破了多項關鍵技術,再次鑄就了我國空間科學探索新的裡程碑!

  “航天科技某種程度上代表著一個國家的經濟和科技水平,是一個國家綜合國力重要標志,來不得半點虛假和浮夸,必須用科學的態度和扎實的工作來對待它”。這是全體航天測控人內心強烈的共鳴。

  祖國的需要就是一代代測控人的選擇

  “在征服宇宙的大軍裡,那默默奉獻的就是我,在輝煌事業的長河裡,那永遠奔騰的就是我。祖國不會忘記,不會忘記我”。這首由西安衛星測控中心創作的歌曲《祖國不會忘記》,是對測控人崇高精神最真實的寫照,在中國航天領域廣為傳唱。

  航天事業彰顯的是大國底蘊,展示的是大國形象,匹配的是大國地位。航天測控事業從誕生之日起,就肩負著崇高的國家使命。一代代測控人憑著熱愛祖國、忠於祖國的堅定信念,把個人理想與祖國命運、個人選擇與國家需要緊緊地聯系在一起,為了祖國、為了事業,縱然有千難萬險,他們都甘之如飴,在所不惜。

  “祖國的需要就是我的選擇。”西安衛星測控中心原總工程師、中科院院士李濟生,在美國德克薩斯大學空間工程學院學習期間,學院多次邀請他留下來工作,他都婉言謝絕。

  歸國后,領導和朋友問他在外兩年有何感受,李濟生朴實地說:“看到國外測控技術發展得那麼快,著急得睡不著覺,總想把我國的航天測控技術和國外的距離拉近一點。隻有這樣,我覺得我們這些搞航天的人臉上才有光。”

  面對國外的嚴密技術封鎖,李濟生30多年矢志不渝,獨立自主攻破了一大批尖端技術,逐步實現了軌道精度從千米到百米、再到十米級的“三級跳”。

  中心研究員王家鬆公派英國留學期間,在有美、英等國數十名頂尖專家參加的衛星軌道計算競賽中,以3厘米的軌道精度一舉奪冠,引起國際宇航界一片轟動。面對導師挽留和外國公司的高薪聘請,他沒有忘記眾多科學家的座右銘:“科學是無國界的,但科學家卻有自己的祖國”,毅然回國投身航天測控事業。

  這種強烈的愛國主義情懷,已經深深地融入每一個測控人的血液。為了維護國家利益,他們孜孜以求,傾注全部的心血。

  隨著航天技術的發展,世界各國發射的地球同步衛星越來越多,地球靜止軌道越來越成為國家利益相關的戰場。在這種情況下,掌握雙星或多星共位控制技術,成為地球靜止軌道衛星控制的新課題。中心科技專家李恆年把這一課題作為攻關方向。他主持創立的控制理論和方法,提高了靜止軌道衛星控制精度,延長了實施軌道控制的周期。

  2007年初,我國一顆北斗衛星發射在即,而日本、俄羅斯各有1顆衛星已搶先佔據了“北斗”預定的組網軌位。國家測繪局邀請李恆年等航天專家,代表中國政府同日、俄兩國展開談判。由於擔心3顆衛星共位產生碰撞危險和電磁干擾,日、俄堅決不同意中國衛星擠進來。經過周密准備和艱苦談判,李恆年設計提出的衛星共位控制方案,最終得到兩國專家認可。截至目前,3個國家的衛星已在同一軌位上安全運行8年多,成為國際社會和平利用太空資源的一個范例。

  “人生路必曲,仍需立我志,竭誠為國興,努力不為私。”祖國至上,追夢不止。一代代測控人為繪制祖國航天測控事業的宏偉藍圖,矢志不移,嘔心瀝血,他們把青春年華獻給航天,把忠誠融進祖國星座,托起了中國航天事業的壯麗騰飛!

  惟創新者進,惟創新者強

  從靠手搖計算機和計算尺進行科技攻關,到現在掌握星際聯網、精密定軌、組網編隊、星座測控等關鍵技術,50年來,西安衛星測控中心始終以引領國家航天測控技術發展為己任,把科技創新作為建設發展的源動力,孜孜不倦,星途問路,相繼破解多項重大技術難題,在茫茫太空書寫下開拓進取的輝煌篇章。

  1992年9月21日,江澤民主席親自決策實施中國載人航天工程戰略。中國人下決心搞載人航天,航天事業又掀開了嶄新的一頁。在這個國家級特大型系統工程中,中心擔負著測控通信和著陸場兩大系統任務。測控人又一次以敢上九天攬月的壯志豪情,沖在了圓夢太空的最前沿。

  著陸場系統主要負責飛船返回艙搜索回收和航天員搜索救援等任務,是一個多要素聯合、多專業協同的復雜系統工程。中心作為著陸場系統牽頭單位,組建了一支具備高度機動性的全天候載人航天搜救力量,逐步形成了一套科學的方案流程,建立了快速安全搜救模式。

  1999年11月21日,中國第一艘太空飛船“神舟一號”在阿木古朗草原順利著陸,中心測控回收人員自主創新,首次成功回收了飛船。在神舟飛船前4次飛行任務中,地面對返回艙落點預報精度大約為10公裡,滿足工程要求。但中心科研人員不滿足於此,他們創造性地提出了“折算氣象風漂移運動修正船下點”的落點預報方案,通過近百次的仿真分析,使預報精度達到1公裡。“神舟五號”任務中,中心創下了搜救直升機和返回艙同時著地、搜救人員30秒趕到落點現場的奇跡。

  在“神舟八號”任務准備過程中,中心科技人員發現之前任務中採用的“簡化三自由度”落點預報模型仍有改進空間。對此,他們將其改為更加精確的“六自由度”動力學模型,在后續任務中進行了驗証應用,結果表明:氣象風漂移修正量精度提高了30%,落點預報精度的穩定性進一步提高。

  相比之前裡程碑式的進步,這點改進顯得微不足道,但中心領導卻看得很重:在世界航天科技賽場上,沒有永遠的冠軍,隻有永遠的拼搏,惟創新者進,惟創新者強。

  2011年11月1日,“神舟八號”飛船發射升空,兩天后和此前發射的“天宮一號”目標飛行器實現了首次交會對接。空間交會對接試驗過程復雜、技術難度大,是世界航天界一大難題。其中,地面測控系統的精准控制是任務成功重要一環。

  面臨一系列前所未有的挑戰,中心科技人員認真貫徹“精心組織、精心指揮、精心實施,確保成功、確保萬無一失”的任務要求,自我加壓,迎難而上,相繼攻克了多項技術難關。任務中,他們引導著九天之外的兩個龐然大物完成了浪漫的“太空之吻”,實現了中國載人航天技術的又一重大突破。

  至今為止,我國先后11次發射神舟飛船,天宮、天舟飛行器也相繼出征太空,中心通過精准的測控,成功保障天地通話、出艙活動、太空授課等驚艷瞬間,護送著一批批航天英雄安全返回。

  進入新世紀以來,我國航天發射任務更加頻繁,在軌航天器數量也隨之急劇增加,對中心多星測控管理能力提出新的挑戰。中心通過優化測控網布局、開發多星測控管理軟件、實施測控資源統一調配等方式,具備了多星管理能力。近年來,中心又先后自主研發了多星共位控制、多星編隊飛行等多套精密控制軟件,大力推進測控系統自動化建設,航天測控網逐步實現自動化運行,不斷提升智能化水平。目前,中心已經具備了同期對上百顆在軌航天器實施軌道測定、狀態監視、姿態調整、軌道控制和維護維修的能力,實現了從“單星管理”到“多星分組管理”,再到多星自動管理”的創新進步。

  對每一名測控人來說,“創新超越”絕不僅僅是一句口號,更是一種永恆的追求。中國航天測控事業向前發展的每一步,都充分展現了測控人尊重科學、求真務實的態度和精神。

  仰望星空的執著追夢者

  航天測控是一片充滿神秘色彩的領地,也是一項充滿挑戰性的事業。受空間環境干擾與設備、器件壽命等因素影響,在軌衛星故障時有發生。多年以來,每一次衛星發生故障,對中心科技人員都是一場充滿挑戰的“天地大營救”。

  2016年12月28日,我國發射的兩顆商業遙感衛星未能進入預定軌道。為避衛星運行狀況進一步惡化,中心綜合考慮衛星安全、燃料消耗等情況,迅速確定異常處置方案。在中心與各參試單位密切配合、集智攻關下,通過兩個階段復雜的變軌控制,確保了衛星在軌安全運行,並實現雙星組網運行的目標。最終,成功將這兩顆衛星調整至預定軌道。

  2017年7月上旬,一場“中星9A”衛星搶救任務又不期而至。“中星9A”的預定初始軌道遠地點高度為41991公裡,而衛星實際入軌后初始軌道遠地點高度隻有16420公裡,相差了25571公裡。入軌偏差如此之大,在國際同步衛星發射歷史上都屬罕見。面對難題,中心科技人員鏖戰16個晝夜,准確實施了10次軌道調整、6次定點捕獲,終於在7月5日21時,讓衛星成功定點於東經101.4度赤道上空的預定軌道。

  衛星搶救任務順利完成后,科技人員又馬不停蹄地迅速進入到了另一個科研攻關的“戰場”。這就是航天測控人,他們永不停歇的鏗鏘步履讓人感動,他們屢創奇跡的能力令人振奮。

  近年來,中心以國家安全和裝備建設發展需求為牽引,積極開展應用基礎研究和關鍵技術攻關研究。在科技人員的不斷探索下,“二代導航數據分析中心”、“宇航動力學精密軌道確定軟件”等一批擁有自主知識產權的研究成果不斷涌現,前瞻性基礎研究和應用基礎研究得到逐步加強,航天測控領域重大關鍵技術瓶頸有了新的突破,軌道確定和控制精度達到國際先進水平。

  從太空俯瞰中國大地,西安是距離中國地理中心最近的省會城市。從1967年起步到2017年,整整半個世紀,一代代測控人為了航天事業,從四面八方匯聚於此,他們告別故鄉和親人,帶著理想與使命,踏上高原、海島、邊疆,加入到建設中國特色航天測控事業的行列中。他們奮斗在各自的崗位上,終日與浩如煙海的數據、紛繁復雜的程序打交道,身在斗室卻能經緯蒼穹,引領著一顆顆“中國星”安全穩定運行。

  如果把他們從事航天測控的時間進行排列,組成的不就是中國航天測控的年輪嗎?

  “巡天遙看一千河,凱歌高奏響太空。”在航天測控事業50年的偉大實踐中,孕育出“愛黨報國、精測妙控、創新超越、筑夢太空”的航天測控精神,成為一代代測控人守望的精神家園。

  50年歲月崢嶸,50年成就輝煌。偉業彌足珍貴,但輝煌已經屬於過去。展望未來,任重道遠。

  習主席強調指出,每代人都要走好自己的長征路。如今,一個更富挑戰性、創造性的太空長征已經開始,新一代航天測控人將更加緊密地團結在以習近平同志為核心的黨中央周圍,信心百倍地瞄准更為深邃的宇宙空間,不忘初心、逐夢前行,續寫祖國航天測控事業更加輝煌燦爛的新篇章。

  追星攬月的“牧星人”,他們是這個時代忠誠、執著的追夢人。

  (作者:余培軍 西安衛星測控中心主任 祁亞虎 西安衛星測控中心黨委書記)

(責編:張萌、張希)